椎间盘退变 ( intervertebral disc degeneration，IDD )：是指由细胞介导的进行性结构衰竭的异常反应。退变的发生会导致椎间盘内环境稳态的失衡，组织的水合作用丧失、炎症发生以及细胞外基质的丢失，进而导致椎间盘高度降低、纤维环结构破坏，逐步丧失正常的生理结构和功能。
椎间盘位于相邻椎体之间，由外周的纤维环 ( annulus fibrosus，AF )、中央胶冻样髓核 ( nucleus pulposus，NP ) 组织以及上下两端薄层透明的软骨终板 ( cartilage endplate，CE ) 组成。外周纤维环主要由类似成纤维细胞的纤维环细胞组成、髓核组织的主要细胞类型为星状软骨样细胞、软骨终板则是一层与关节软骨组织相似的薄层软骨。
随着对IDD相关机制的逐步了解以及干细胞技术的不断发展，使用间充质干细胞 ( mesenchymal stem cells，MSCs )移植等组织工程方法来修复退变椎间盘、恢复椎间盘或脊柱的正常生理结构和功能越来越被研究者所重视。
实验研究
Hussain 等人使用载有BMSC的脱细胞高密度胶原蛋白 ( high density collagen，HDC ) 凝胶接种到纤维环受损的绵羊椎间盘内，接种后6周进行相关数据的统计处理，接种载有BMSC的凝胶的实验组在椎间盘高度指数 ( disc hight index，DHI )、Pfirrmann 等级，髓核面积以及T2 松弛时间 ( T2-RT ) 方面的数据明显优于其它实验组；组织学结果表明，受损纤维环和髓核的组织重建和修复得到明显改善。
Lykov等人使用过氧化氢诱导氧化应激条件，模拟退变椎间盘的微环境，然后将MSCs与促红细胞生成素 ( erythropoietin，EPO ) 混合后注入大鼠退变椎间盘内，MRI和组织学结果证实了受损椎间盘的高度以及髓核细胞组成均得到明显改善，并且在氧化应激条件下EPO能够抑制MSCs的迁移活性，这可以促进MSCs 在注射部位的局部蓄积，进而刺激再生。
安全性研究
Orozco等人将MSCs注入10例伴有腰椎IDD的慢性腰痛患者的退变椎间盘髓核内，注射后1年的跟踪随访示患者腰痛症状明显减轻，MRI表明椎间盘含水量在第12个月时明显升高，治疗过程无不良事件发生。
Centeno等人将自体BMSCs在体外培养后注入33例经MRI诊断为椎间盘膨出的腰背痛患者的病变椎间盘内，然后对所有患者进行长达 6年的跟踪随访，33 例中大多数人的疼痛明显减轻，脊柱功能较移植前明显增强，膨出的椎间盘尺寸减小；仅报告3例被主治医师认定为手术相关的轻微不良事件，3例不良事件均与疼痛相关且疼痛均已缓解，另有2例在后期接受了手术治疗。整体未发生死亡、瘫痪或神经病变等严重的安全问题及临床并发症。
临床应用
Pettine 等人选取了26例具有脊柱融合术或椎间盘置换术手术指征的病例，将自体BMSC注入病变椎间盘髓核内。注入后 12 个月的 MRI 结果表明退变椎间盘得到明显的改善；注入后36个月，只有6例进行了手术治疗，其余20例的Oswestry 功能障碍指数 ( oswestry disability index，ODI ) 和疼痛视觉模拟评分 ( visual analogue scale，VAS ) 都得以改善。
Noriega 等人使用异体来源的MSCs对12例明确为腰椎IDD且保守治疗无效的慢性腰痛患者进行移植治疗，1年的跟踪随访表明，12 例患者VAS、ODI评分均都有不同程度改善，患者MRI结果提示Pfirrmann 分期有显著变化。
综上所述，干细胞在IDD的治疗中展现出了巨大潜力，其安全性、有效性也得到了很好的验证。作为一种新的治疗方法，干细胞移植及相关技术在未来前景广阔。